JPH09206874A - 歯車の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 欠肉の発生を防止しかつ成形荷重の低減をは
かる。 【解決手段】 据込み成形を２工程に分けて行い、第１
の工程において、荒地１４の突出部１４ｂを、完成歯形
の歯幅より狭い一定の幅で、かつ完成歯形の歯丈とほぼ
同じ歯丈ｈに形成するため、荒地成形時に型と粗材との
摩擦抵抗を小さく抑えられ、比較的小さな荷重で荒地１
４を成形できるとともに、荒地１４の突出部１４ｂの歯
丈ｈが完成歯形の歯丈とほぼ同じに成形されているた
め、第２の工程においては、歯先部まで容易にフィルア
ップできるため歯先部の欠肉の発生が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鍛造歯車の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱間または冷間鍛造によって円板状の歯
車用鍛造粗材を成形した後、この歯車用粗材を、冷却
し、焼鈍し、さらにショットブラストおよび潤滑処理し
た後、冷間鍛造によって歯形の成形を行うのが一般的で
あり、この歯形の成形方法の一つに据込み成形がある。

【０００３】この据込み成形は、例えば図６ないし図８
に示すように、歯車の歯形の小径ａより小さい外径のワ
ーク（ブランク）１を、歯形に合わせた歯形賦形部３ａ
が内周部に凹設されたダイ３の内側に配置し（図７の状
態）、このワーク１をポンチ４によって軸方向に圧縮す
ることによりワーク１の肉を拡径方向に塑性流動させ
て、前記各歯形賦形部３ａ内にフィルアップさせて１工
程で所定の歯車形状に仕上げる方法である。

【０００４】この歯車の据込み成形は、ワーク１の外周
部に多数の歯部を形成させるため、ワーク１の肉を塑性
流動させる距離が長く、また、各歯部の形状が歯元から
歯先に向けて漸次幅狭となるため、歯形賦形部３ａへの
フィルアップが進むのに伴って自由面が急速に減少し、
その結果、ワーク１と型間の摩擦抵抗が増加して成形に
必要な荷重を増大させていた。したがって、ワーク１の
大きさに比べて大型の加工設備が必要とされるという問
題があった。

【０００５】そこで、必要とされる成形荷重を小さくす
る方法として、予備成形と仕上げ成形との２つの工程に
分けて成形することによって必要とされる成形荷重を低
減する歯車の製造方法が行われている。

【０００６】図９は、特開平６−２２６３９１号公報に
記載されている従来の２工程に分けて鍛造加工する歯車
の製造方法を示すもので、荒地工程において、歯部の幅
が基端から先端に向けて漸次幅狭となる形状の荒地５を
鍛造加工し、ついで仕上げ工程において完成品形状の型
を用いて鍛造加工することによって、荒地５の歯部５ａ
とダイ６との接触が、点または線接触となって荒地５と
ダイ６との接触抵抗が小さくなるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の歯車の製造方法においては、荒地形状を、外周部に多
数の歯部５ａを備えた完成形状より一回り小さいほぼ相
似形に形成したので、この荒地５を用いることによって
仕上げ工程における成形荷重を低減することができる
が、荒地工程において完成品の歯車より小さい相似形に
形成する際に大きな成形荷重を必要とされ、そのため製
造設備も製品の大きさの割りに大型のものが必要とされ
た。また、歯丈の大きな歯車を成形する場合には、歯先
部まで肉を充満させ難く、歯先部に欠肉が生じ易いとい
う問題があった。

【０００８】この発明は、上記の事情に鑑みなされたも
ので、歯車の鍛造加工において発生し易い歯先部の欠肉
を防止して歯丈の高い歯車も、比較的小さい荷重で成形
可能とすることを目的としている。

【０００９】この目的は、荒地の歯丈を、完成歯形の歯
丈とほぼ同じ歯丈に形成し、この荒地を用いて仕上げ工
程を行うことによって達成される。

【００１０】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の課
題を解決するための手段としてこの発明の歯車の製造方
法は、ほぼ円板状の粗材の外周部に、放射方向に突出す
る多数の歯部を鍛造加工する歯車の製造方法において、
前記粗材を、歯丈が完成歯形の歯丈とほぼ同じで、かつ
歯元から歯先までが完成歯形の歯幅より狭いほぼ一定の
歯幅を有する形状の荒地に成形する第１の工程と、この
第１の工程で得られた荒地を、完成歯形に合わせて形成
された金型を用いて据込み成形する第２の工程との２つ
の工程を有することを特徴としている。

【００１１】したがって、この発明の歯車の製造方法に
よれば、第１の工程において、荒地の歯部を、完成歯形
の歯幅より狭い一定の幅で、かつ完成歯形の歯丈とほぼ
同じ歯丈に形成するため、荒地成形時に型と粗材との摩
擦抵抗を小さく抑えられ、比較的小さな荷重で荒地を成
形できるとともに、荒地の歯丈が完成歯形の歯丈とほぼ
同じに成形されているため、第２の工程においては、歯
先部まで容易にフィルアップでき、また歯先部の欠肉の
発生が防止される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の歯車の製造方法
を、冷間鍛造加工によって歯車を製造する場合に適用し
た一実施例を図１ないし図５に基づいて説明する。

【００１３】図１ないし図３は、この製造方法の第１の
工程である荒地成形工程を示すもので、図１に示すよう
に、先ず、荒地成形用の鍛造型１１の内側に、完成形状
の歯車の小径より若干小さい外径の円板状に形成された
ブランク１２を配置する。

【００１４】これに用いる前記鍛造型１１は、その内周
面に複数の歯形成形部１３が凹設されており、この各歯
形成形部１３は、鍛造型１１の内周面に臨む部位に位相
合せ段部形成溝１３ａが、完成歯形（図５参照）の基端
部と同じ幅の浅い溝状に形成されるとともに、この位相
合せ段部成形溝１３ａの底部中央には、完成歯形（図５
参照）の歯先部の幅ｗ1 と等しい間隔ｗ1 でランド部１
３ｂ，１３ｂが設けられて両ランド部１３ｂ，１３ｂ間
に幅ｗ1 のスリット１３ｃが形成されている。さらにス
リット１３ｃの内部は、漸次拡幅された後、一定幅に形
成されてスリット１３ｃの幅ｗ1 より広い幅ｗ2 の拡幅
空間１３ｄとなっている。

【００１５】そして、この鍛造型１１を用いてブランク
１２を据込み成形すると、ポンチ（図示せず）によって
軸方向に圧縮されたブランク１２の材料が拡径方向に塑
性流動を起こして図２に示すように、鍛造型１１の位相
合せ段部形成溝１３ａ内に充満した後、各歯形成形部１
３内に流入する。この時、流入口となるスリット１３ｃ
の開口幅が、両側のランド部１３ｂ，１３ｂによって幅
ｗ1 に形成されているため、このスリット１３ｃを通過
することによって、基端に位相合せ段部１４ａを備えた
幅ｗ1 で歯丈ｈの多数の突出部１４ｂを有する荒地１４
が形成される（図３参照）。

【００１６】このように、荒地１４の成形時に、据込み
成形を行う鍛造型１１の歯形成形部１３の形状を、流入
口となるスリット１３ｃの幅ｗ1 より内部を広げて幅ｗ
2 の拡幅空間１３ｄとしたので、突出部１４ｂが幅ｗ1
で形成されるため、この突出部１４ｂが鍛造型１１と接
触するのは、その歯元部において両ランド部１３ｂ，１
３ｂのみであるため、突出部１４ｂの成形進行に伴う鍛
造型１１内の自由面の減少が起こらず、また、突出部１
４ｄと鍛造型１１との摩擦抵抗による成形荷重の上昇も
起きない。したがって、荒地成形時の成形荷重を小さく
抑えることができる。

【００１７】そして、上記のようにして成形された荒地
１４を、完成歯形に合わせて形成された仕上げ成形用の
鍛造型１５内に配置する。この時、荒地１４の各突出部
１４ｂが、完成歯形の歯先の幅と等しい幅ｗ1 で、かつ
完成歯形の歯丈と等しい歯丈ｈに形成され、さらに位相
合せ段部１４ａの幅を完成歯形の歯元部の幅と等しく形
成したので、図４に示すように、荒地１４の各位相合せ
段部１４ａが、仕上げ用の鍛造型１５に凹設された歯形
賦形部１５ａの歯元部に係合して位相合せされるととも
に、各突出部１４ｂの先端が、前記鍛造型１５の歯形賦
形部１５ａの最奥部に当接した状態に配置される。

【００１８】したがって、この状態で据込み成形すれ
ば、仕上げ用の鍛造型１５の歯形賦形部１５ａの歯先部
には、荒地１４の突出部１４ｂの先端が配置されて予め
材料が充満しているため、この歯先部のフィルアップ不
足は生じない。また、荒地１４に形成された位相合せ段
部１４ａが、鍛造型１５の歯形賦形部１５ａの最も広い
歯元部に嵌合した状態で材料が塑性流動を起こすため、
各歯形賦形部１５ａ内への材料の流入抵抗が小さく、し
たがって、比較的小さな成形荷重によって、円滑に仕上
げ成形することができ、歯部１６ａに欠肉等の鍛造欠陥
のない歯車の完成品１６に成形することができる。

【００１９】以上のように、この実施例の歯車の製造方
法は、歯車を荒地成形工程と仕上げ成形工程との２工程
で製造するとともに、荒地１４の形状を、歯丈が完成歯
形の歯丈とほぼ同じで、かつ歯元から歯先までが完成歯
形の歯幅より狭いほぼ一定の歯幅を有する用に形成した
ので、荒地成形に必要な成形荷重を低減でき、また、仕
上げ成形時においては、荒地１４の突出部１４ｂがフィ
ルアップしにくい歯先部に配置されるため、歯先部まで
容易に充満して欠肉等の発生を防止することができる。
特に、歯丈の高い歯車を成形する際には、従来において
欠肉の生じ易い歯先部に、荒地の突出部の先端が予め配
設されているため、欠肉等の鍛造欠陥のない精度の高い
歯車の製造が可能となる。

【００２０】なお、上記実施例においては、荒地成形工
程と仕上げ成形工程との２つの工程を連続して行う場合
について説明したが、複雑な歯形状の歯車を成形する場
合には、例えば荒地成形工程の前または後に予備成形工
程等を行って、より容易に成形できるようにしても良
い。

【００２１】また上記実施例は、冷間鍛造加工の場合に
付いて説明したが、熱間あるいは温間鍛造加工の場合に
も同様の作用効果が得られる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、ほぼ円板状の粗材
の外周部に、放射方向に突出する多数の歯部を鍛造加工
する歯車の製造方法において、前記粗材を、歯丈が完成
歯形の歯丈とほぼ同じで、かつ歯元から歯先までが完成
歯形の歯幅より狭いほぼ一定の歯幅を有する形状の荒地
に成形する第１の工程と、この第１の工程で得られた荒
地を、完成歯形に合わせて形成された金型を用いて据込
み成形する第２の工程との２つの工程を行うので、第１
の工程においては、荒地成形に必要な成形荷重を低減で
きるため設備の小型化が可能となる。また第２の工程で
は、歯先部へのフィルアップが容易となり、欠肉の発生
を防止することができる。また、成形荷重が低減される
ため、成形時の型の変形量が減少し、成形品の精度が向
上する等の効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の歯車の製造方法の一実施例で使用す
る荒地成形用の鍛造型とブランクとの関係を示す一部省
略断面平面図である。

【図２】荒地工程における荒地成形用の鍛造型と荒地と
の関係を示す断面平面図である。

【図３】荒地の一部省略平面図である。

【図４】仕上げ成形用の鍛造型と荒地との関係を示す一
部省略断面平面図である。

【図５】仕上げ成形用の鍛造型内で成形された歯車の完
成品を示す一部省略断面平面図である。

【図６】据込み成形に用いる一般の鍛造型とブランクと
の関係を示す一部省略断面平面図である。

【図７】据込み成形前の鍛造型とブランクとを示す一部
省略断面側面図である。

【図８】据込み成形後の鍛造型と成形品とを示す一部省
略断面側面図である。

【図９】据込み成形を行う従来の鍛造型と荒地とを示す
断面平面図である。

【符号の説明】

１１ 荒地成形用の鍛造型 １２ ブランク １３ 歯形成形部 １３ｂ 位相合せ段部 １３ｃ 拡幅空間 １４ 荒地 １４ａ 位相合せ段部 １４ｂ 突出部 １５ 仕上げ成形用の鍛造型 １５ａ 歯形賦形部 １６ 完成品 １６ａ 歯部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ円板状の粗材の外周部に、放射方向
   に突出する多数の歯部を鍛造加工する歯車の製造方法に
   おいて、 前記粗材を、歯丈が完成歯形の歯丈とほぼ同じで、かつ
   歯元から歯先までが完成歯形の歯幅より狭いほぼ一定の
   歯幅を有する形状の荒地に加工する第１の工程と、この
   第１の工程で得られた荒地を、完成歯形に合わせて形成
   された金型を用いて据込み成形する第２の工程との２つ
   の工程を有することを特徴とする歯車の製造方法。